中南大學(xué)材料專業(yè)大四工程實踐與崗位體驗

1、1、課程目的及安排隨著社會的快速發(fā)展， 用人單位對大學(xué)生的要求越來越高， 對于 即將畢業(yè)的材料科學(xué)與工程專業(yè)在校生而言，為了能更好的適應(yīng)嚴(yán)峻 的就業(yè)形勢，畢業(yè)后能夠盡快的融入到社會， 同時能夠為自己步入社 會打下堅實的基礎(chǔ)， 工程實踐與崗位體驗是必不可少的階段。工程實 踐與崗位體驗?zāi)軌蚴刮覀冊趯嵺`中了解社會,讓我們學(xué)到了很多在材 料科學(xué)與工程專業(yè)課堂上根本就學(xué)不到的知識,受益匪淺,也打開了視 野,增長了見識,使我認(rèn)識到將所學(xué)的知識具體應(yīng)用到工作中去。 為以 后進一步走向社會打下堅實的基礎(chǔ),只有在實習(xí)期間盡快調(diào)整好自己 的學(xué)習(xí)方式,適應(yīng)社會,才能被這個社會所接納,進而生存發(fā)展?！皩嵺`是檢驗真理的

2、唯一標(biāo)準(zhǔn)”，只有把從書本上學(xué)到的材料 科學(xué)與工程專業(yè)理論知識應(yīng)用于實踐中， 才能真正掌握這門知識。 因 此，學(xué)院為我們安排了工程實踐與崗位體驗這門課程。我們組在寧鄉(xiāng)中工新材有限公司進行了為期六周的工程實踐與 崗位體驗。實踐的主題是銅合金的制備。二、企業(yè)情況2.1企業(yè)情況簡介 由中南大學(xué)材料學(xué)院二位博士導(dǎo)師領(lǐng)辦，六位博士加盟，擁有十二位 高、中級職稱技術(shù)人員的岳麓山國家大學(xué)科技園高新技術(shù)入園企業(yè)；科技部中小型企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金項目“鐵路列車異步牽引電動機銅合金導(dǎo)條、端環(huán)和護環(huán)中試” (00C26214300352承擔(dān)單位；由科技部、國家稅務(wù)總局等五家單位批準(zhǔn)“大功率調(diào)頻調(diào)速異步電動 機專用銅合金轉(zhuǎn)

3、子部件”為國家重點新產(chǎn)品； 主要從事高性能鋁合金和銅合金及其它有2色金屬新材料的研制、 開發(fā) 與生產(chǎn)；公司注冊資本為100萬元，無形資產(chǎn)經(jīng)湖南省四達評估有限公司評估 為2170萬元。2.2擁有的自主知識產(chǎn)權(quán)：高速列車異步牽引電動機銅合金導(dǎo)條、端環(huán)和護環(huán)，中國發(fā)明專利（ZL 99101984.9）； 一種大功率調(diào)頻調(diào)速異步牽引電動機銅合金導(dǎo)條和端環(huán)及其制備方 法，中國發(fā)明專利（ZL 2010 1 0181509.2）； 高速列車異步牽引電動機銅合金導(dǎo)條、 端環(huán)和護環(huán)研制， 湖南省科技 廳鑒定成果（湘科鑒字1999第132號），2000年湖南省科技進步二 等獎； 地鐵列車和城市輕軌列車大功率異步牽

4、引電動機銅合金導(dǎo)條、端環(huán)和 護環(huán)中試，湖南省科技廳鑒定成果（湘科鑒字2000第231號），長沙 市科技進步一等獎（長科獎字2001第03號）； 車輛用大型鋁合金型材配用焊絲研制，湖南省科技廳鑒定成果（湘科 鑒字2002第028號）； 高強高韌可焊含鈧鋁合金板及配用焊絲， 中國有色金屬工業(yè)總公司鑒 定成果（中色鑒字1998第065號）。2.3主要研制開發(fā)的產(chǎn)品：大功率調(diào)頻調(diào)速異步牽引電動機轉(zhuǎn)子銅合金導(dǎo)條、端環(huán)和護環(huán)（可批 量供貨） ；鋁鈧中間合金（可批量供貨） ； 鋁合金焊絲（可批量供貨） 。2.4目前產(chǎn)品用戶：1、南車株洲電機有限公司，各種車速的動車和高鐵牽引電機， 出口多個國家的特種電機；2

5、、湘潭電機股份有限公司，多個城市的地鐵和輕軌牽引電機，特種電機；3、北車永濟電機有限公司，各種車速的動車和高鐵牽引電機；4、湘潭興達電機有限公司，108T礦用自卸車交流電機。3三、崗位體驗記錄3.1 工藝簡介3.1.1電動機轉(zhuǎn)子銅合金導(dǎo)條制備工藝Cu-Cr-Zr合金以其優(yōu)良的力學(xué)性能、導(dǎo)電性能及成熟的制備工 藝而廣泛應(yīng)用于電工電子等行業(yè)。在Cu-Cr-Zr合金的基礎(chǔ)上添 加Zn,以調(diào)節(jié)合金的電阻率，合金的名義成分為Cu（1012）%Zn-（0.60.9）%（Cr,Zr）,其制備工藝如下：合金熔煉與鑄造-錠坯 切割、剝皮-擠壓并水淬-酸洗-冷拉-矯直、 剪切-時效-酸 洗、鈍化-精整、包裝3.1

6、.2電動機銅合金護環(huán)制備工藝護環(huán)是電動機轉(zhuǎn)子上的重要部件之一， 它熱套于端環(huán)上， 受緊配合力、本身及繞組端部的離心力、彎曲應(yīng)力等作用，疊加應(yīng) 力很高。因此要求護環(huán)材料必須有足夠的強度和盡可能高的塑性 與韌性、最小的殘余應(yīng)力、最少的危害性缺陷。純銅以其優(yōu)良的 導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐磨、耐蝕性能和工藝性能而被廣泛應(yīng)用于機電、 電工、電子等行業(yè)。但純銅在軟態(tài)下的強度較低，特別是抗高溫 變形的能力差， 越來越難以滿足現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對高強度強韌銅 合金的需求。 因此高強度強韌銅合金的設(shè)計主要是兩種思路： 一 是加入適量合金元素強化銅基體來提高強度， 同時盡可能減少對電導(dǎo)率的影響； 二是引入第二相形成復(fù)合材料，

7、通過復(fù)合強化取 長補短，達到高強強韌的綜合性能。根據(jù)護環(huán)產(chǎn)品的性能要求， 通過綜合考慮，在銅合金成分設(shè)計時，采用鋁、鐵、鎳為合金成 分控制元素，優(yōu)化了三者之間的合理比例為10:4.5:4.5。護環(huán)的主要技術(shù)路線是：合金熔煉與鑄造-半連續(xù)鑄造-均 勻化處理4自由鍛造-熱處理-機加工-無損傷檢測-成品檢 驗包裝入庫護環(huán)3.2崗位體驗記錄3.2.1熔煉與鑄造工藝崗位體驗3.2.1.1.原料：電解銅板、鋅以單質(zhì)形式直接加入， 鉻和鋯是以銅鉻、 銅鋯中間合金的形式加入。3.2.1.2方法：在熔煉和鑄造過程中，由于合金中高含量的鋁和鎳， 這兩種元素在熔煉過程中易氧化，最終形成高熔點的懸浮渣造成熔煉 過程中

8、清渣難度增加。 因此熔煉時采用中頻感應(yīng)電爐， 并在添加鋁塊 后再添加能溶解氧化鋁的冰晶石作覆蓋劑和精煉劑，解決了造渣嚴(yán)重 的問題。通過半連續(xù)鑄造工藝澆注鑄錠，鑄造溫度為1220C1260C 321.3設(shè)備：1000HZ中頻線圈感應(yīng)爐。品牌:拓高顏色分類:坩鍋 淺灰色電壓:220-380V功率: 15-160KW溫度:2000度熔量: 1-200公斤用途:有色金屬熔煉3.2.1.4銅合金熔煉一般原則：（1）所有金屬爐料必須清理干凈（2）快速熔煉，及時澆鑄5（3） 控制爐氣為中性（4） 加料次序重要（5） 熔煉溫度與銅液質(zhì)量密切相關(guān)，應(yīng)嚴(yán)格控制（6） 及時準(zhǔn)確執(zhí)行爐前質(zhì)量檢驗本廠生產(chǎn)的黃銅需要低溫

9、加鋅，逐塊加鋅。沸騰除氣，不需要精 煉。采用紅外測溫儀測量鑄錠的溫度3.2.1.5熔煉時的金屬損耗 金屬熔煉損耗通常是指熔煉過程中，金屬的揮發(fā)、氧化燒損、與爐襯 作用的消耗等全部損耗的總和。（1）金屬的揮發(fā)在熔煉過程中， 金屬的揮發(fā)是難以避免的， 尤其是一些易揮發(fā)的元素 有所回因揮發(fā)損失過大致使控制成份發(fā)生困難；故在熔煉工藝上應(yīng)視 其情況采取相應(yīng)的措施。（2）氧化燒損 熔融金屬中合金元素的氧化燒損，與合金元素對氧的親合力及含量有 關(guān)，凡與氧的親合力比基體金屬大、表面活性強的金屬，必然易燒 損。3.2.1.6降低熔煉損耗的途徑（1）用熔池面積小的爐子熔煉。（2）制定合理的工藝操作規(guī)程。易氧化、揮

10、發(fā)的合金元素應(yīng)制成中 間合金在最后加入，或在溶劑覆蓋下溶化。（3）碎屑散料應(yīng)打包。（4）選用適宜的覆蓋劑覆蓋。（5）正確選用溶劑，同時采取高溫扒渣或撈渣， 降低渣中金屬損耗。3.2.1.7配料原則與配料計算6（1）配料原則1確定合金各組元的配料比及易耗組元的補償量。2在保證合金的主要成份及雜質(zhì)含量合乎國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡可 能少用新金屬，以擴大低品位原料及回料的使用量。3在保證合金質(zhì)量的前提下， 對合金中貴金屬盡可能按標(biāo)準(zhǔn)的下限 含量配料。4為保證某些制品的特殊要求，在國家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)科適當(dāng)調(diào)整某些 元素的含量，及制度生產(chǎn)中實際控制的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)。（2）配料的計算 配料計算程序一般計算程序是：首先算

11、出100Kg所需的爐料，然后再根據(jù)所需投料 量乘上倍數(shù)即可。具體計算過程如下：1確定合計的平均化學(xué)成分， 銅合金一般取牌號成分的平均值。2確定個成分的燒損率，燒損率應(yīng)通過試驗確定。3球場計入燒損量的各合金元素的需要量。4確定爐料組成。5求出回爐料中各成分的重量。6求出減去回爐料中各合金元素含量后尚需補充的用量。7求出各中介合金的用量。8求出尚需補充的新金屬料的用量。9核算雜質(zhì)含量。10寫出配料單。7合金熔煉前的配料熔鑄現(xiàn)場322擠壓、冷拉及機加工工序崗位體驗322.1設(shè)備(1)金屬型材擠壓機擠壓噸位：800T品牌：無錫市大舟機械有限公司8電動機功率：130kw外形尺寸:7480 x 2800X

12、 3200(mr)i9擠壓機(2)軋頭機品牌：三郎型號：SL-YJ電動機功率：1.5KW10外形尺寸：1220*800*800mm重量：0.25t軋頭機(3)10t列式拉床(4)高速鋸切機品牌：得興機械型號：455切鋁機切割能力：300空載轉(zhuǎn)速：2800pm額定功率：4KW額定轉(zhuǎn)速：3000pm鋸片直徑：405mm最大鋸切深度：300mm重量：303ii高速鋸切機322.2擠壓工藝參數(shù)擠壓溫度：625900 C擠壓方式：正向擠壓擠壓筒直徑：200mm擠壓筒橫截面積：314cm比壓：637MPa胚料尺寸：185cm*700mm熱處理溫度：550C3.2.3熱處理工藝崗位體驗3.2.3.1設(shè)備 箱

13、式電阻爐12制造廠家：上海電爐廠額定功率：60KW額定溫度：950攝氏度額定電壓：380V空爐耗損功率：13KW相數(shù)：三相最大一次裝載量：850KG工作空間尺寸：1200mm*600mm*400mm重量：3730KG箱式電阻爐323.2電阻爐中通入氮氣，因為氮氣便宜。但最好通氬氣323.3退火方法：（1）均勻化退火：13均勻化退火主要用于銅合金鑄錠。加熱溫度以不發(fā)生熔化為度。 黃銅鑄件在高溫下加熱時表面易于脫鋅， 一般不進行均勻化退火。 錫 青銅、鈹青銅及白銅鑄件通常都要進行均勻化退火。 均勻化退火多在 燃料爐中加熱， 爐氣成分應(yīng)控制在弱還原性和弱氧化性之間。由于所 研制銅合金鑄錠中的合金元素

14、含量高且為復(fù)相合金，鑄錠在澆鑄過程 中由于非平衡凝固造成結(jié)晶時不可避免地會出現(xiàn)各種非平衡組織，性 能不均勻、塑性差、變形抗力大等情況可能導(dǎo)致熱鍛時產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。因此，鑄錠需經(jīng)均勻化退火，均勻化處理工藝為在850C下保溫6小時（2） 去應(yīng)力退火： 冷變形黃銅工件，用作彈性元件的錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅及白銅線材或板材，都要進行去應(yīng)力退火。鋅含量大于20%的黃銅冷變形工件，在潮濕大氣，特別是在含氨 的大氣中以及汞和汞鹽溶液中， 經(jīng)常會發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。 為了避免 出現(xiàn)這種現(xiàn)象，必須進行去應(yīng)力退火。退火溫度為500700C。用作彈性元件的各種青銅及白銅制品去應(yīng)力退火的目的是穩(wěn)定元件的 彈性。為

15、了檢查工件退火后是否仍有殘余內(nèi)應(yīng)力， 可將樣品置于硝酸亞 汞水溶液中浸泡2h。用放大鏡觀察樣品表面是否出現(xiàn)龜裂。（3） 固溶熱處理及時效處理在銅合金中，固溶熱處理和時效處理的主要對象是鈹青銅。 另外， 鋁黃銅，含有Si和Ni的鋁青銅，含Ni的硅青銅，含Si和Zr的高 強度鉻青銅，都可以采用這種熱處理力法提高強度。HA160-2的固溶熱處理溫度為800C，時效處理溫度為350450 Co14含C Ni的鋁青銅固溶熱處理溫度為800900C，時效處理溫度為400450C。QSil-3固溶熱處理溫度為850C，時效溫度為450C。高強度鉻青銅固溶熱處理溫度為1000C，時效處理溫度為525C（4）退

16、火有些金屬型鑄造的工件， 由于凝固后冷速較高， 一些硬脆的化合 物不能析出。在這種情況下，材料塑性過高，切削加工性能不良。將 這些鑄件加熱至800C，保溫透燒后隨爐緩冷至500C出爐空冷，可 使化合物析出，材料塑性降低，強度提高，使切削加工性能得到改善。3.2.4鍛造工藝崗位體驗（護環(huán)）3.2.4.1設(shè)備：750kg空氣錘型號：C41-750公斤生產(chǎn)廠家：江蘇宏城鍛壓機床有限公司 規(guī)格：落下部分公稱重量750公斤15空氣錘3.242鍛造工藝(1)鍛造溫度：金屬的鍛造溫度是鍛造的主要因素之一，溫度選擇的合理性直接 影響到鍛件的成型和質(zhì)量。根據(jù)研制合金材質(zhì)的鍛造特點和設(shè)備情況， 確定護環(huán)銅合金采用

17、自由鍛放坯方式進行生產(chǎn)，始鍛溫度為880C,終鍛溫度為680 Co(2)鍛后冷卻：銅合金鍛造后，通常在空氣中冷卻。紫銅、鋁青銅、黃銅在通風(fēng) 良好的空氣中冷卻，嚴(yán)禁放在箱子里堆冷。(3)沖飛邊(4)銅合金鍛件一般在室溫下切邊。對于冷切邊容易產(chǎn)生周邊撕裂 的鍛件，要采用熱切邊。熱切溫度不超過420攝氏度左右。165）鍛件校正：鍛件在鍛造成型后，由于熱脹冷縮產(chǎn)生的變形可通過復(fù)模整型。但復(fù)模不得過大，變形量大的鍛件不能直接冷整形。 （6）鍛后熱處理：為確保零件的最終性能達到要求，需要通過熱處理工藝進一步提 高材料性能。采用正交試驗法確定了淬火溫度、淬火時間、時效溫度 和時效時間，最終確定護環(huán)零件的最佳

18、熱處理方案是：900C保溫1小時固溶，然后在600C時效4小時，在此熱處理條件下護環(huán)零件的 綜合性能處于最佳。 鍛后熱處理要求和規(guī)范要嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的工藝規(guī) 范。3.2.5材料性能檢測崗位體驗3.2.5.1測試試樣高溫拉伸強度設(shè)備：電子萬能試驗機步驟：1.打開試驗機主機電源開關(guān)，預(yù)熱十五分鐘以上。2.啟動電腦，打開MDCTEST-軟件，連接主機。3.選擇或添加合適的實驗方案，確認(rèn)相關(guān)的實驗參數(shù)（試驗速度、試 驗方向、試樣形狀、設(shè)置試樣的默認(rèn)參數(shù)等。）；若需實驗報告，先設(shè) 計實驗報告模板。4.輸入實驗數(shù)據(jù)保存文件名5.輸入試樣尺寸等參數(shù)6.根據(jù)試樣尺寸使用遙控器手動控制鍵調(diào)整橫梁的位置， 安裝好夾

19、具， 設(shè)置好限位開關(guān)，再把橫梁調(diào)整到合適位置然后在軟件中對位移進行 清零。將橫梁當(dāng)前位置設(shè)為零點，對力傳感器進行清零。177.裝夾試樣，必要時裝夾引伸器。8.確認(rèn)試樣參數(shù)正確后，按下操作盤上的【運行】按鈕鍵進行試驗。9.達到引伸器切換點時卸下引伸器（如果使用引伸器時）10.試驗結(jié)束后卸下試樣。11.如果繼續(xù)試驗，重復(fù)步驟6-1012.生成試驗報告，打印試驗報告或進行記錄。13.不進行試驗，脫機，關(guān)閉軟件，關(guān)閉電腦。14.關(guān)閉試驗機主電源。15.清理試驗設(shè)備實驗前試樣試驗后試樣3.2.5.2測硬度設(shè)備：布氏硬度計步驟：1.實驗前準(zhǔn)備：根據(jù)被測試樣厚度和硬度選擇壓頭直徑、實驗 力、試驗保持時間；確

20、保試樣表面光滑平整2.試驗：打開電源開關(guān)，此時顯示屏顯示待機狀態(tài)，將試樣平穩(wěn)地放 在支撐臺18上，處于壓頭之下，轉(zhuǎn)動手輪，使試樣上升與壓頭接觸直至 手輪與螺母產(chǎn)生相對滑動（有輕微響聲） ，按“開始”按鈕，試驗機 將自動完成加載、保持和卸載過程（相應(yīng)的指示燈會亮） ，當(dāng)卸載指 示燈滅，則表示實驗完畢。3.轉(zhuǎn)動手輪取下被測試樣， 使用隨機所帶的讀數(shù)顯微鏡讀出試樣壓痕 任意縱橫兩方向的平均直徑。4.根據(jù)布氏硬度數(shù)值計算表查出相對應(yīng)的布氏硬度值。5.清理試驗現(xiàn)場。讀數(shù)：試樣硬度HB12（0縱橫兩向的直徑為800.1微米與806.9微米）四、結(jié)束語這次實習(xí)給了我們鍛煉的機會， 我們從中也學(xué)到了很多我們從未 接觸到的東西和本領(lǐng)， 這些也都和我們生活息息相關(guān)，